STM32でエンコーダパルスのアップダウンカウント

はじめに

みなさんこんにちは、こうへいです。

昨日は、旧知のご夫婦と新年会をして美味しいお酒を飲みました。理系的な活動はおやすみでした。（仕事では常に理系的なはずですが、それ以外の仕事も結構あります・・）

今回はエンコーダのパルスでアップダウンカウントができるようになることを目指します。

STM32のタイマ・カウンタ　TIM

モータの角速度を計測するには一定の周期でカウント値を読み取り前後のカウント値の差より求める方法と、パルスとパルスの間の時間を測る方法及びそれらを二つ合わせる方法があります。

これらを実現するためには入力されたパルスを数えるカウンタが必要です。また、時間を測るにはタイマーが必要です。カウンターの値が決まった一定時間ごとに増えると、カウンターの値は経過時間を示すことになり、マイコンのカウンタとはタイマーの役割を果たします。

使ってるSTM32F446にどんなタイマがあるのか調べたら、いろいろあるのがわかりました。

f:id:kouhei_ito:20200109204636p:plain — STM32のタイマ（TIM)

16ビットカウンタのTIM3,TIM4、32ビットタイマのTIM2,TIM５を使えば良さそうです。

TIM3を使うことにして、TIM32CubeMXでスケルトンコードを生成します。

f:id:kouhei_ito:20200111161212p:plain — STM32CubeMXの画面

EncoderModeを図の様にすると４逓（てい）倍でカウントします。４逓倍はパルスの立ち上がり、立ち下がりどちらの場合でもカウントします。エンコーダのAチャンネルとBチャンネルは位相が４分の１周期分ずれているので、１周期の間に４カウントします。エンコーダの仕様に書かれているパルス数の４倍のカウントを１周で得られます。

1724モータピンアサイン

f:id:kouhei_ito:20200109212831p:plain — 1724モータのピンアサイン

１７２４モータのケーブルは上図のようになっているので、モータのエンコーダ出力とSTM32F446REのPA6とPA7とチャンネルA,Bを接続します。下図はNUCLEO-F446REボードのピン配置です。

f:id:kouhei_ito:20200111165335p:plain — NUCLEO-F446REボードピン配置

NUCLEO-F446ボード上ではD1２ピンとD11ピン又はCN10の13番と15番に接続すれば良いことがわかります。

エンコーダの電源もNUCLEOボードの５VとGNDからとって接続しました。

f:id:kouhei_ito:20200111220003j:plain — モータ（エンコーダ）との接続

f:id:kouhei_ito:20200111220009j:plain — モータ（エンコーダ）との接続

HALライブラリを使ったエンコーダー読み取りコード

ハードの準備ができたら、コードを書きます。「STM32　エンコーダ」等でぐぐるとたくさんの情報があります。 STM32CubeMXの生成したコードとHALライブラリを使うと本当に簡単に動くコードを実現できて楽ですね。

さて、カウンタをスタートしてエンコーダのパルスでカウンタがアップダウンするようにしたら、カウンタの値を読み取れれば良いのですが必要なコードは以下のようになります。

//TIM3をエンコーダ読み取りに使う場合のコード

//カウンタのスタート
HAL_TIM_Encoder_Start( &htim3, TIM_CHANNEL_ALL ); //エンコーダ読み取りをスタートする。

//カウント値の読み取り
enc_counter=TIM3->CNT; //カウント値をenc_counterと言う変数に代入する。